CC BY
6
АСТРОФИЗИЧЕСКИМ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2019, том 74, № 1, с. 67-71
УДК 524.35-337
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СР-ЗВЕЗД, ВЫПОЛНЕННЫХ НА 6-М ТЕЛЕСКОПЕ. I. НАБЛЮДЕНИЯ 2009-2011 ГОДОВ
2019 А.В.Моисеева*, И. И. Романюк, Е. А. Семенко, Д.О.Кудрявцев, И.А.Якунин
Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Нижний Архыз, 369167 Россия Поступила в редакцию 18 октября 2018 года; после доработки 14 декабря 2018 года; принята к публикации 14 декабря 2018 года
В статье приводятся результаты определения фундаментальных параметров (эффективной температуры, ускорения силы тяжести, светимости, массы, радиуса, скорости вращения, лучевой скорости) 146 звезд, наблюдавшихся на 6-м телескопе БТА с помощью ОЗСП в 2009—2011 гг., 124 из которых — магнитные или потенциально магнитные объекты. Было получено и проанализировано более 500 пар спектров циркулярно-поляризованного излучения. Для оценки фундаментальных параметров использовались различные методы и подходы.
Ключевые слова: звезды: магнитное поле — звезды: химически пекулярные — звезды: фундаментальные параметры
1. ВВЕДЕНИЕ
Данная работа открывает цикл публикаций о результатах измерений фундаментальных параметров СР-звезд, наблюдения которых выполнены на 6-м телескопе. В основе исследования лежат опубликованные ранее [1—3] материалы по поиску магнитных полей у различных химически пекулярных звезд. Целью этой работы является оценка фундаментальных параметров этих СР-звезд. Для их определения использовались различные методы и подходы. Контроль результатов проводился по звездам-стандартам.
2. НАБЛЮДЕНИЯ И МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ
Настоящая работа посвящена анализу спектров поляризованного излучения, полученных в 2009—2011 гг. с помощью Основного звездного спектрографа (ОЗСП) [4], который установлен в фокусе Нэсмит-2 телескопа БТА. В течение 66 ночей наблюдений [1—3] было получено более 500 пар спектров циркулярно-поляризованного излучения для 146 звезд. Описание оптической системы и инструментальных возможностей прибора можно найти на WEB-странице прибора1. Данный прибор оснащен поворотной фазовой пластинкой Л/4 и анализатором круговой поляризации с резателем
E-mail: amoiseeva@sao.ru
1https://www.sao.ru/hq/lizm/mss/en/index.html
изображений конструкции Г. А. Чунтонова [5]. Итоговые спектры представляют собой средний профиль двух кадров, полученных при разном положении фазовой пластинки. Это позволяет учесть возможную инструментальную поляризацию.
Часть наблюдений (2009 г., январь и февраль 2010 г.) была проведена с использованием ПЗС-матрицы E2V CCD42 размером 2048x2048 элементов. С 25 марта 2010 г. в наблюдениях используется новая ПЗС-матрица E2V CCD42 размером 4600x2048 элементов, что позволило расширить регистрируемый диапазон спектра от
250 A до 550 A. Основной рабочий спектральный диапазон — от 4450 A до 5000 A. Разрешение спектров R ~ 15000 и сигнал/шум S/N ~ 250 позволяют определять фундаментальные параметры звезд с достаточно высокой точностью.
Для контроля получаемых результатов дополнительно определялись параметры звезд-стандартов, которые подразделяются на два типа: хорошо изученные магнитные звезды с большим количеством линий (53 Cam, a2 CVn, y Equ, 52 Her) и немагнитные (o Uma, HD 169161).
Первичный анализ спектрального материала проводился при помощи пакетов системы ESO MIDAS, с использованием контекста ZEEMAN [6]. Основные этапы обработки спектрального материала:
1) вычитание токов смещения матрицы bias;
67
5*
68
МОИСЕЕВА и др.
2)учет рассеянного света;
3) привязка к длинам волн;
4) экстракция спектров;
5) учет гелиоцентрической поправки;
6) проведение континуума и нормировка спектров.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
К фундаментальным параметрам звезды можно отнести: скорость вращения ve sin i, лучевую скорость VR, эффективную температуру Teff, ускорение силы тяжести на поверхности lg g, массу M/Mq и радиус R/Rq.
Скорость вращения звезды для химически пекулярных звезд мы оценивали двумя способами: 1) исходя из связи скорости вращения с полушириной линии FWHM, а именно, ve sin i = 43.47FWHM - 11.04 [7]; и 2) используя метод моделей атмосфер, при помощи которых строится синтетический спектр. Для визуализации этого процесса использовалась программа BINMAG [8], в которой путем варьирования параметров ve sin i и Vr можно провести сравнение теоретического и наблюдаемого спектров.
При определении этих параметров стоит учитывать то, что исследуемые звезды являются химически пекулярными, а большинство из них обладают глобальными магнитными полями. Таким образом, чтобы уменьшить величину ошибки получаемых параметров, мы использовали линии с низким фактором Ланде, которые были взяты из работы [9].
Определение эффективной температуры и ускорения силы тяжести также выполнялось двумя методами. В первом использовались фотометрические индексы системы Стремгрена [10, 11]. Расчеты мы проводили, используя калибровки, которые реализованы в программе UVBYBETA_NEW (см. [12, 13]) и TempLogG_TNG [14]. Во втором методе — по спектральным данным с привлечением моделей атмосфер — наблюдаемый профиль водородной линии Нв сравнивался с сеткой синтетических профилей с различными величинами эффективной температуры и ускорения силы тяжести. Для подбора подходящего синтетического спектра с искомыми параметрами применялся критерий %2.
Светимость определялась по стандартной формуле:
. L Му + ВС- Mbol 0
=--2J>-' (1)
где Ыу = ту + 5 + 51 п — Лу — абсолютная звездная величина, Лу = 3.1Е(Ву) — коэффициент межзвездного поглощения [15], ВС — болометрическая поправка, которая была посчитана методом интерполяции данных из работы [16].
Массы и радиусы мы оценивали, используя фундаментальные законы:
гм
lg g = lg M - 21gR + 4.437
L = 4nR2aTff.
(2)
(3)
(4)
Дополнительно использовались эмпирические зависимости, которые были получены для звезд Главной последовательности в работе [17].
Для контроля сперва были оценены параметры некоторых хорошо известных химически пекулярных звезд: y Equ, a2 CVn, 53 Cam. Результаты представлены в таблице 1, где для сравнения приведены и данные из литературных источников. Можно увидеть, что полученные оценки параметров хорошо согласуются с литературными данными.
Типичные величины ошибок определения параметров:
• проекции скорости вращения ve sin i — 20—40%;
• лучевой скорости a(VR) — 3—5 км с-1;
• эффективной температуры по фотометрическим данным Teff — 300—800 К, по спектроскопическим — Teff - 200-350 К;
• ускорения силы тяжести по спектроскопическим данным lg g — 0.2-0.4;
• светимости зависят от точности оценки расстояния и учета межзвездного поглощения и составляют lg (L/L©) — 0.2-0.6;
• радиусов и масс звезд примерно одинаковы M/Mq, R/RQ — 0.6-1.0.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИИ
Результаты измерений фундаментальных параметров представлены в сводной таблице 22. Ее колонки содержат: сведения о (1) названиях звезд в порядке возрастания номера в каталогах HD и BD, (2) юлианской дате наблюдения, (3) лучевой скорости Vr, (4) скорости вращения ve sin i c ошибками измерений а, (5) отношения S/N результирующего спектра, (6) эффективных температурах Teff,
2Полную версию можно найти по адресу http://cdsarc. u-strasbg.fr/viz-bin/cat/J/other/AstBu/74.62
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СР-ЗВЕЗД. I. 69
Таблица 1. Оценки фундаментальных параметров звезд-стандартов. В скобках указаны литературные данные, взятые из разных источников
Звезда Teff.K lg 9 h(L/LQ) М/М0 R/Rq
7 Equ 53 Cam о? CVn 7500 (7450) 8100(8290) 11300(11190) 3.7(3.9) 4.0(3.82) 3.8(3.9) 1.1(1.3) 1.5(1.45) 2.1 1.7(1.84) 1.9(2.08) 2.8 2.4(2.16) 2.3(2.88) 3.5(3.9)
Таблица 2. Результаты определения фундаментальных параметров для 146 СР-звезд по наблюдениям за 2009-2011 гг. (фрагмент)
Звезда HJD (+2450000) S/N ve sin i, км с 1 Vr, KM С 1 Teff.K lg 9 h{L/L0) M/M0 R/Ro
HD 653 5488.445 200 80.6 ± 13.2 +30.2 ±2.6 10000 3.8 1.4 2.4 3.2
5554.220 220 -17.0 ±3.4
HD 965 5017.511 200 20.3 ±3.5 -3.5 ± 1.7 8000 3.6 1.1 1.8 3.5
5075.438 200 9.8 ±2.9
5431.458 170 — 1.0 ± 1.8
5459.492 200 -4.5 ±2.6
5461.462 230 -3.4 ±2.9
5553.174 200 -1.3± 1.0
5555.139 140 -3.2 ±2.4
5583.148 120 + 1.5 ± 2.8
5842.411 120 + 1.4 ± 2.3
5843.397 120 -1.7 ± 2.2
5871.176 120 -1.8 ± 2.6
HD 2453 320 -16.4 ±2.2 8600 3.5 1.8 2.0 4.2
(7) ускорений силы тяжести ^ д, (8) массах Ы/Ы& и (9) радиусах Е/Е(Э.
Для оценки средних величин параметров магнитных СР-звезд по данным таблицы 2 были построены гистограммы распределения параметров для 124 магнитных или потенциально магнитных объектов (рис. а—е).
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Определены фундаментальные параметры 146 звезд. Построены распределения параметров 124 магнитных или потенциально магнитных объектов.
В результате оказалось, что магнитные Ар/Вр звезды исследованной выборки распределены в достаточно узком интервале:
скорости вращения — от 20 до 40 км с-1;
эффективные температуры — от 7000 до 23000 К; ускорения силы тяжести — от 3.2 до 4.5; светимости — от 0.6 до 3.8; массы — от 1.5 до 6 Mq; радиусы — от 1.8 до 2.2 Rq.
Полученные результаты, в целом, соответствуют нормальным звездам ГП, за исключением скорости вращения. Подтверждается хорошо известный ранее результат — магнитные звезды вращаются медленнее нормальных в 3—4 раза: более половины исследуемых звезд имеют скорости ve sin i < 50 км с-1.
Для большинства звезд (70—80%) фундаментальные параметры были определены впервые.
70
МОИСЕЕВА и др.
Гистограммы распределения параметров химически пекулярных звезд: (а) эффективных температур, (Ь) ускорений силы тяжести ^ д, (с) светимостей, масс, (е) радиусов.
БЛАГОДАРНОСТИ
Авторы благодарят Российский научный фонд за финансовую поддержку работы (грант РНФ 14-50-00043).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. I. I. Romanyuk, E. A. Semenko, D. O. Kudryavtsev, and A. V. Moiseeva, Astrophysical Bulletin 71, 327 (2016).
2. I. I. Romanyuk, E. A. Semenko, D. O. Kudryavtsev, et al., Astrophysical Bulletin 72, 391 (2017).
3. 1.1. Romanyuk, E. A. Semenko, A. V. Moiseeva, et al., Astrophysical Bulletin 73, 178(2018).
4. V. E. Panchuk, G. A. Chuntonov, and I. D. Naidenov, Astrophysical Bulletin 69, 339 (2014).
5. G. A. Chountonov, in Proc. Intern. Conf. on Magnetic Stars, Ed. by Yu. V. Glagolevskij, D. O. Kudryavtsev and I. I. Romanyuk (Nizhnij Arkhyz, 2004), p. 286.
6. D. O. Kudryavtsev, Baltic Astronomy 9, 649 (2000).
7. A. Slettebak, G. W. Collins, P. B. Boyce, et al., Astrophys. J. Suppl. 29, 137(1975).
8. O. Kochukhov, Astrophysics Source Code Library (2018).
9. I. I. Romanyuk, Bull. Spec. Astrophys. Obs. 58, 64 (2005).
10. E. Paunzen, A. Schnell, and H. M. Maitzen, VizieR Online Data Catalog 344 (2005).
11. P. Renson, and J. Manfroid, Astron. and Astrophys. 498, 961 (2009).
12. R. Napiwotzki, D. Schoenberner, and V. Wenske, Astron. and Astrophys. 268, 653 (1993).
13. T. T. Moon and M. M. Dworetsky, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 217,305(1985).
14. A. Kaiser, ASP Conf. Ser. 349, 257 (2006).
15. P. B. Lucke, Astron. and Astrophys. 64,367(1978).
16. P. J. Flower, Astrophys. J. 469, 355 (1996).
17. Z. Eker, F. Soydugan, E. Soydugan, et al., Astron. J. 149, 131 (2015).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СР-ЗВЕЗД. I.
71
Fundamental Parameters of CP Stars Observed at the 6-m Telescope.
I. Observations in 2009-2011
A. V. Moiseeva, 1.1. Romanyuk, E. A. Semenko, D. O. Kudryavtsev, and I. A. Yakunin
The paper presents the results of determination of fundamental parameters (effective temperature, surface gravity, luminosity, mass, radius, rotation velocity, and radial velocity) for 146 stars observed at the 6-m telescope of the Special Astrophysical Observatory of the Russian Academy of Sciences with the Main Stellar Spectrograph during 2009—2011; 124 of the stars are magnetic or potentially magnetic objects. We obtained and analyzed at least 500 pairs of circularly-polarized-emission spectra. Various methods and approaches were used in estimating the fundamental parameters.
Keywords: stars: magnetic field—stars: chemically peculiar—stars: fundamental parameters
